[发明专利]一种数控机床伺服系统摩擦误差补偿方法

权利要求书

1.一种数控机床伺服控制系统摩擦误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先位置插补器(2)向差分器输出位置指令，所述差分器根据位置指令计算得到速度指令输入信号，并传给摩擦指令生成器(1)；

2)摩擦指令生成器(1)根据速度指令输入信号计算生成摩擦补偿指令信号(C_r)；

3)摩擦补偿器(3)根据摩擦补偿指令信号(C_r)计算得到摩擦补偿值信号，再由第一定时器(7)确定的采样周期下通过第一零阶保持器(5)实现对摩擦补偿器(3)输出的摩擦补偿值信号的保持，所述第一零阶保持器(5)输出前馈补偿量信号(u_cmp)；

4)在步骤1)至3)进行的同时，将位置插补器(2)生成的位置指令信号(X_r)与实际反馈测量得到的位置信号(X_a)求差后，作为位置反馈误差信号；使所述位置反馈误差信号通过反馈控制器(4)，在第二定时器(8)确定的采样周期下，得到位置反馈控制量信号；然后通过第二零阶保持器(6)后输出反馈控制信号(u_fd)；将所述反馈控制信号(u_fd)和步骤3)的前馈补偿量信号(u_cmp)按照下式(A)求和得到摩擦误差补偿后的合成控制信号(u_c)：

uc(Tui)=ufd(Tfdj)+ucmp(Tcmpk)---(A)]]>

式(A)中，为i时刻合成控制器量输出信号u_c的输出采样周期；为j时刻反馈控制量信号u_fd的采样周期；为k时刻摩擦前馈补偿量信号u_cmp的采样周期。

2.根据权利要求1所述的误差补偿方法，其特征在于：步骤2)中，所述摩擦指令生成器(1)根据速度指令输入信号计算生成摩擦补偿指令信号(C_r)的方法为：摩擦指令生成器(1)根据速度指令输入信号，按照第一定时器(7)的采样周期对摩擦指令生成器(1)的速度指令输入信号进行线性化插值，得到摩擦补偿指令信号(C_r)。

3.根据权利要求1所述的误差补偿方法，其特征在于：步骤3)中，所述摩擦补偿器3生成的前馈摩擦补偿量u_cmp的计算采用指数摩擦模型来完成，所述指数摩擦模型如式(B)：

ucmp(Tcmpk)=αcf[Ts+e-ωr(Tcmpk)/Ω1++Tc+(1-e-ωr(Tcmpk)/Ω2+)]ωr(Tcmpk)>Ωd0|ωr(Tcmpk)|≤Ωdαcf[Ts-e-ωr(Tcmpk)/Ω1-+Tc-(1-e-ωr(Tcmpk)/Ω2-)]ωr(Tcmpk)>-Ωd---(B)]]>

其中和分别为指数摩擦模型中正负方向的静摩擦力幅值，和分别为正负方向库仑摩擦力幅值，和分别为正负方向的Stribeck临界速度，α_cf为补偿增益系数，根据伺服电机的控制方式和摩擦模型的参数进行调整，Ω_d为指数摩擦模型的临界速度。